JP2002286308A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 圧縮機17,18と、互いに並列に接続
された冷媒の蒸発温度が異なる室外熱交換器20,冷媒
熱交換器21と、室外熱交換器20,冷媒熱交換器21
を経た圧力の異なる各冷媒を別々に各圧縮機17,18
の吸込口17a,18aに戻す機構とを備えたことを特
徴とする。
Description
異なる複数の蒸発器を備えた冷凍装置に関する。
ように、圧縮機17がガスエンジン31により駆動され
るガスエンジンヒートポンプ式の空気調和装置100が
知られている。この空気調和装置100では、エンジン
冷却装置がガスエンジン31をエンジン冷却水により冷
却している。
室内機12を有してなり、この室外機11には外気を熱
源とする室外熱交換器20と、エンジン冷却水を熱源と
する冷媒熱交換器21とが設けられ、室外熱交換器20
に送風する室外ファン30が隣接して配置される。室内
機12には室内熱交換器32が設けられ、この室内熱交
換器32に送風する室内ファン34が隣接して配置され
る。
ジエータ40、エンジンの廃熱を回収する排ガス熱交換
器36及び図示しない循環ポンプ等を有して構成され
る。エンジン冷却水は図示しない循環ポンプによってエ
ンジン冷却装置内を循環し、排ガス熱交換器36を通過
し、ガスエンジン31を冷却して温められる。この温め
られたエンジン冷却水は、室外熱交換器20に隣接配置
されたラジエータ40や冷媒熱交換器21により冷却さ
れる。
となり、室外熱交換器20と冷媒熱交換器21とが蒸発
器となる。冷媒は四方弁25において太実線矢印の如く
流れ、圧縮機17で圧縮された冷媒は、四方弁25を通
過して室内機12へ送られる。室内機12へ送られた冷
媒は、室内熱交換器32で熱交換し、室内膨張弁33を
通過して室外機11へ送られる。室外機11へ送られた
冷媒は、室外膨張弁26で減圧され、室外熱交換器20
で熱交換されて四方弁25を通過し、冷媒熱交換器21
でエンジン冷却水と熱交換され、アキュムレータ22を
通過して圧縮機17へ戻される。
器となり、室内熱交換器32と冷媒熱交換器21が蒸発
器となる。冷媒は四方弁25において太破線矢印の如く
流れ、圧縮機17で圧縮された冷媒は、四方弁25を通
過して室外熱交換器20で熱交換し、室外膨張弁26を
通過して室内機12へ送られる。室内機12へ送られた
冷媒は、室内膨張弁33で減圧され、室内熱交換器32
で熱交換されて四方弁25、冷媒熱交換器21及びアキ
ュムレータ22を通過して圧縮機17へ戻される。
おいて、室外熱交換器20と冷媒熱交換器21とで熱回
収する熱源の温度が異なるため、室外熱交換器20では
外気温度に応じて室外ファン30の風量を調整して外気
側からの熱回収量とラジエータ40側からの熱回収量と
を調整し、冷媒熱交換器21では外気温度に応じて冷媒
熱交換器21に流入するエンジン冷却水の流量を調整し
て、それぞれの蒸発温度(又は蒸発圧力)を調整し、総
合的に暖房能力を調整している。
において低外気温度のとき、室外ファン30を運転する
とラジエータ40からの放熱量が増加してしまうため、
室外ファン30を停止又は低回転で運転しなければなら
ない。しかし、室外ファン30を停止又は低回転で運転
すると、空気側からの熱回収量が低下してしまう。ま
た、室外熱交換器20での蒸発温度を外気温度よりも低
くしなければならないため、冷媒熱交換器21での蒸発
温度を室外熱交換器20での蒸発温度が外気温度以上に
ならないように設定しなければならない。したがって、
総合的に暖房能力が低下してしまい、廃熱回収効率も低
下してしまう。
転時において、室内機12が小容量で運転する場合、室
内熱交換器32で冷媒の流量が過剰な状態となり、十分
に蒸発させることができないことがある。
されたものであり、運転の安定性が向上できる冷凍装置
を提供することにある。
複数の圧縮機と、互いに並列に接続された冷媒の蒸発温
度が異なる複数の蒸発器と、各蒸発器を経た圧力の異な
る各冷媒を別々に各圧縮機の吸込口に戻す機構とを備え
たことを特徴とする。
発明において、各蒸発器の負荷に合わせて各圧縮機の回
転数を制御する回転数制御手段を備えたことを特徴とす
る。
に記載の発明において、各蒸発器に流入する冷媒の流量
を制御する流量制御手段を備えたことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、各圧縮機の吸込口が連
通管でつながれ、この連通管には電動弁が設けられ、こ
の電動弁の弁開度を制御する弁開度制御手段を備え、前
記電動弁の弁開度制御により任意の圧縮機の吸込口を連
通自在にしたことを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、前記圧縮機がエンジン
で駆動され、このエンジンをエンジン冷却水により冷却
し、このエンジン冷却水を前記蒸発器のいずれかの熱源
とすることを特徴とする。
いずれかに記載の発明において、いずれかの前記蒸発器
が工場廃熱を熱源とすることを特徴とする。
第一蒸発器とを有する主冷媒回路を備え、この主冷媒回
路に前記第一蒸発器をバイパスして前記凝縮器、第二蒸
発器、前記圧縮機の順に冷媒を流す補助冷媒回路を備
え、前記冷媒回路及び/又は前記補助冷媒回路に冷媒を
循環自在に構成することを特徴とする。
発明において、前記圧縮機がエンジンで駆動され、この
エンジンをエンジン冷却水により冷却し、このエンジン
の冷却水を前記第二蒸発器の熱源とすることを特徴とす
る。
発明において、前記第二蒸発器が工場廃熱を熱源とする
ことを特徴とする。
の作用がある。
蒸発器で蒸発した冷媒を別々に複数の圧縮機の吸込口に
戻す機構とされたことから、各蒸発器で蒸発した蒸発温
度(又は蒸発圧力)の異なる冷媒をそれぞれ圧縮するこ
とができる。この結果、各蒸発器で独立して冷媒を蒸発
させることができるので、異なる温度の複数の熱源から
効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装置の運転
の安定性が向上できる。
数を制御することにより、蒸発圧力の高い冷媒を吸い込
む圧縮機の回転数を低下させることができるので、圧縮
機の効率を向上させることができ、異なる温度の複数の
熱源から効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装
置の運転の安定性が向上できる。
流入させる冷媒の流量が制御される。この結果、総合的
に蒸発能力を向上させることができ、異なる温度の複数
の熱源から効率よく熱回収することが可能となり、冷凍
装置の運転の安定性が向上できる。
が設けられ、電動弁の弁開度が制御される。この結果、
各蒸発器で蒸発した冷媒の圧力に不均衡が生じても、電
動弁の弁開度を制御することにより、各圧縮機の吸込圧
力の不均衡が防止されるので、各圧縮機に能力の著しい
差が生じるのを防止でき、異なる温度の複数の熱源から
効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装置の運転
の安定性が向上できる。
の作用がある。
とから、主冷媒回路で過剰となる冷媒を補助冷媒回路で
蒸発させ圧縮機へ戻すことができる。この結果、圧縮機
への液冷媒の流入が防止でき、負荷に応じて容量制御が
できるので、冷凍装置の運転の安定性が向上できる。
面に基づき説明する。
て空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
は室外機11、室内機12及び制御装置13を有してな
り、室外機11の室外冷媒配管14と室内機12の室内
冷媒配管15とが連結されている。
室外機11は複数(例えば2台)の圧縮機17,18を
備えており、この圧縮機17,18の吐出口17b,1
8bには室外冷媒配管14が接続される。圧縮機17,
18の吸込口17a,18aには、連通管16が接続さ
れる。この連通管16にはアキュムレータ22,23が
配設され、このアキュムレータ22,23の間に電動弁
28が配設される。この電動弁28の両側には室外冷媒
配管14が接続される。室外冷媒配管14には、圧縮機
17,18の吐出側に四方弁25、室外熱交換器20、
室外膨張弁26が順次配設される。また、室外冷媒配管
14にはアキュムレータ23の吸込側に冷媒熱交換器2
1、室外膨張弁27が順次配設される。室外熱交換器2
0は外気を熱源とする熱交換器であり、冷媒熱交換器2
1は後述のエンジン冷却水を熱源とする熱交換器であ
る。更に、室外冷媒配管14には、冷媒熱交換器21で
蒸発した冷媒が電動弁28を介して四方弁25に逆流す
るのを防止する逆止弁29が配設される。室外熱交換器
20にはこの室外熱交換器20へ送風する室外ファン3
0が隣接して配置されている。また、圧縮機17,18
は、ガスエンジン31により駆動される。
管15には室内熱交換器32、室内膨張弁33が順次配
設される。この室内熱交換器32にはこの室内熱交換器
32へ送風する室内ファン34が隣接して配置されてい
る。
と補助冷媒回路52とで構成される。主冷媒回路51は
圧縮機17,18、四方弁25、室外熱交換器20、室
外膨張弁26、室内膨張弁33、室内熱交換器32、逆
止弁29、電動弁28及びアキュムレータ22,23を
有して構成され、冷媒が循環する回路であり、補助冷媒
回路52は、室外膨張弁27及び冷媒熱交換器21を有
して構成され、圧縮機17,18の吸込側へ冷媒を戻す
回路である。
ラジエータ40、ガスエンジン31の廃熱(排気ガスの
熱)を回収する排ガス熱交換器36及び図示しない循環
ポンプを有して構成される。ガスエンジン31はエンジ
ン冷却装置内を循環するエンジン冷却水により冷却され
る。ラジエータ40は室外熱交換器20に隣接設置さ
れ、エンジン冷却水が循環する。
昇圧して、エンジン冷却装置内を循環させる。エンジン
冷却水は、循環ポンプにより約50℃でガスエンジン3
1に隣接の排ガス熱交換器36へ流入し、ガスエンジン
31の廃熱を回収した後にガスエンジン31内を流れて
このガスエンジン31を冷却し、約70℃に加熱され
る。この加熱されたエンジン冷却水は、ラジエータ40
や冷媒熱交換器21へ流入して放熱し、排ガス熱交換器
36へ戻される。ラジエータ40は、暖房運転時に蒸発
器として機能する室外熱交換器20の熱源としても利用
される。
の運転を制御する。具体的には、制御装置13は、室外
機11におけるガスエンジン31(即ち圧縮機17,1
8)、四方弁25、室外ファン30、室外膨張弁26,
27及び電動弁28並びに室内機12における室内膨張
弁33及び室内ファン34をそれぞれ制御する。
られることにより、空気調和装置10が冷房運転または
暖房運転に設定される。また、ガスエンジン31が制御
装置13により制御されることにより、圧縮機17,1
8のそれぞれの回転数が制御装置13により制御され、
圧縮機17,18から吐出されるそれぞれの冷媒ガスの
圧力が等しく揃えられる。
交換器32が凝縮器に、室外熱交換器20と冷媒熱交換
器21とが蒸発器となり、室内熱交換器32が室内を暖
房する。冷媒は四方弁25において太実線矢印の如く流
れ、室内熱交換器32により熱交換され、室内膨張弁3
3を経て室外機11へ送られる。室外機11へ送られた
冷媒は、一方は室外膨張弁26で減圧されて室外熱交換
器20で外気と熱交換して蒸発し、四方弁25、逆止弁
29、アキュムレータ22を順次通過して圧縮機17で
圧縮される。他方は室外膨張弁27で減圧されて冷媒熱
交換器21でエンジン冷却水と熱交換して蒸発し、アキ
ュムレータ23を通過して圧縮機18で圧縮される。圧
縮機17,18により圧縮されて吐出された等しい圧力
のそれぞれの冷媒ガスは合流点24で合流される。
御装置13により制御されることにより、室外熱交換器
20への冷媒の流量と冷媒熱交換器21への冷媒の流量
とが制御される。また、電動弁28は制御装置13によ
り全閉の制御がされ、冷媒熱交換器21で蒸発した冷媒
ガスが圧縮機17に流入するのを防止している。
換し外気とはほとんど熱交換しないので外気温度の影響
はほとんどない。そして、約70℃のエンジン冷却水に
よって熱交換されるので、冷媒熱交換器21における冷
媒の蒸発圧力は室外熱交換器20における冷媒の蒸発圧
力よりも高い圧力となる。
ータ40への流入を停止し冷媒熱交換器21へ流され
る。冷媒熱交換器21において冷媒の蒸発圧力が過大と
なる暖房運転時には、ラジエータ40にもエンジン冷却
水が流される。これによって冷媒熱交換器21における
冷媒の蒸発圧力が過大となるのを防止される。
制御装置13により電動弁28の弁開度が制御され、冷
媒熱交換器21で蒸発した冷媒の圧縮機17への流入量
が制御される。また、逆止弁29によって冷媒熱交換器
21で蒸発した冷媒の室外熱交換器20への逆流が防止
される。
における冷媒温度よりも低下した場合は、制御装置13
により室外膨張弁26は全閉の制御がされる。この制御
により室外熱交換器20への冷媒の流入が停止され、室
内機12を出た冷媒はすべて冷媒熱交換器21に流入さ
れる。また、電動弁28は制御装置13により全開の制
御がされ、冷媒熱交換器21で蒸発した冷媒ガスは、ほ
ぼ等しい圧力で圧縮機17,18に流入される。また、
逆止弁29によって室外熱交換器20への冷媒の逆流が
防止される。
熱交換器32が第一蒸発器に、室外熱交換器20が凝縮
器となり、冷媒熱交換器21がエンジン冷却水を熱源と
する第二蒸発器となる。
循環する。具体的には、四方弁25において太破線矢印
の如く流れ、室外熱交換器20により熱交換され、室外
膨張弁26を経て室内機12へ送られる。室内機12へ
送られた冷媒は、室内膨張弁33で減圧されて室内熱交
換器32で熱交換して蒸発し、四方弁25、逆止弁29
を通過する。室外膨張弁27は制御装置13により全閉
の制御がされ、補助冷媒回路52への冷媒の流入が停止
される。また、電動弁28は制御装置13により全開の
制御がされ、冷媒はほぼ等しい圧力でアキュムレータ2
2,23を通過し、圧縮機17,18でそれぞれ圧縮さ
れる。圧縮機17,18により圧縮されて吐出された等
しい圧力のそれぞれの冷媒ガスは合流点24で合流され
る。このときエンジンの冷却水は、冷媒熱交換器21へ
の流入が停止されラジエータ40へ流される。
る場合、ガスエンジン31で駆動される圧縮機17,1
8の回転数を制御装置13により低下させて容量制御が
行われるが、室内機12が極端に小容量で運転する場
合、極端に回転数を低下させる制御が困難となるため、
圧縮機17,18から過剰な冷媒が供給されることにな
る。この場合、室外熱交換器20を経て室外膨張弁26
を通過した冷媒を圧縮機17,18の吸込側へバイパス
する補助冷媒回路52にも流され、主冷媒回路51を循
環する冷媒の流量が制御される。具体的には、室内膨張
弁33と室外膨張弁27との弁開度が制御装置13によ
り制御され、室内熱交換器32と冷媒熱交換器21とに
流入する冷媒の流量が制御される。電動弁28は制御装
置13により全開の制御がされる。
る冷媒は、室内膨張弁33で減圧され、室内熱交換器3
2で蒸発して四方弁25と逆止弁29とを順次通過した
後、アキュムレータ22,23を通過して圧縮機17,
18の吸込口17a,18aへ送られる。また、補助冷
媒回路52に流入する冷媒は、室外膨張弁27で減圧さ
れ、冷媒熱交換器21で蒸発し、主冷媒回路51に合流
して圧縮機17,18の吸込口17a,18aへ送られ
る。このときエンジン冷却水は、ラジエータ40および
冷媒熱交換器21へ流される。
停止させずに冷房を停止させる場合には、補助冷媒回路
52に全ての冷媒を循環させる制御がされる。具体的に
は、制御装置13により室内膨張弁33を全閉にする制
御がされる。このときエンジン冷却水は、ラジエータ4
0および冷媒熱交換器21へ流される。
施の形態によれば次の効果〜を奏する。
ラジエータ40へのエンジン冷却水の流入を停止するこ
とで、ラジエータ40で廃熱を外気に放熱することな
く、冷媒熱交換器21で冷媒に廃熱回収されるので、廃
熱回収を効率的に実施できる。さらに、制御装置13に
より室外熱交換器20および冷媒熱交換器21へ流入す
る冷媒の流量制御を行うことによって、室外熱交換器2
0で外気からの熱回収に適した蒸発圧力に保つことがで
る。この結果、総合的に蒸発能力を向上させることがで
き、外気とエンジン冷却水との異なる温度の熱源から効
率よく熱回収することが可能となり、空気調和装置10
の運転の安定性が向上できる。
から熱回収した冷媒をそれぞれ別々の圧縮機17,18
により圧縮させて、吐出圧力を揃えることにより、高温
側であるエンジン冷却水の熱源から熱回収した冷媒を吸
い込む圧縮機18の圧縮比を小さくでき、圧縮機18の
効率が向上し、外気とエンジン冷却水との異なる温度の
熱源から効率よく熱回収することが可能となり、空気調
和装置10の運転の安定性が向上できる。また、圧縮機
18の吸込圧力が上昇するため、能力を向上させること
ができる。逆に能力を向上させない分、圧縮機17,1
8の回転数を少なくでき効率が向上する。
ある外気の熱源から熱回収した冷媒の蒸発圧力が低下し
た場合、電動弁28の弁開度を制御し、圧縮機17と圧
縮機18との吸込圧力の不均衡をなくすことによって、
圧縮機17,18に能力の著しい差が生じるのを防止で
き、外気とエンジン冷却水との異なる温度の熱源から効
率よく熱回収することが可能となり、空気調和装置10
の運転の安定性が向上できる。
0における冷媒温度よりも低下した場合、制御装置13
により室外膨張弁26を全閉にする制御がされることに
より、室外熱交換器20への冷媒の流入が停止され、冷
媒が室外熱交換器20で放熱するのを防止できることに
よって、総合的に蒸発能力を向上させることができ、冷
凍装置の運転の安定性が向上できる。
する場合、室内熱交換器32で冷媒の流量が過剰となら
ないように室内膨張弁33と室外膨張弁27との弁開度
が制御されることにより冷媒の流量が制御され、補助冷
媒回路で冷媒の蒸発を補うことができることで、圧縮機
17,18への液冷媒の流入を防止でき、冷房負荷に応
じて容量制御ができるので、冷凍装置の運転の安定性が
向上できる。
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
る場合を述べたが、ボイラの廃熱や工場廃熱を回収する
ものであってもよい。
に係る冷凍装置によれば、異なる温度の複数の熱源から
効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装置の運転
の安定性が向上できる。また、請求項7または8に記載
の発明に係る冷凍装置によれば、負荷に応じて容量制御
ができ、冷凍装置の運転の安定性が向上できる。
置の一実施の形態を示す回路図である。
す回路図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の圧縮機と、 互いに並列に接続された冷媒の蒸発温度が異なる複数の
蒸発器と、 各蒸発器を経た圧力の異なる各冷媒を別々に各圧縮機の
吸込口に戻す機構とを備えたことを特徴とする冷凍装
置。 - 【請求項2】 各蒸発器の負荷に合わせて各圧縮機の回
転数を制御する回転数制御手段を備えたことを特徴とす
る請求項1に記載の冷凍装置。 - 【請求項3】 各蒸発器に流入する冷媒の流量を制御す
る流量制御手段を備えたことを特徴とする請求項1また
は2に記載の冷凍装置。 - 【請求項4】 各圧縮機の吸込口が連通管でつながれ、
この連通管には電動弁が設けられ、この電動弁の弁開度
を制御する弁開度制御手段を備え、前記電動弁の弁開度
制御により任意の圧縮機の吸込口を連通自在にしたこと
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の冷凍装
置。 - 【請求項5】 前記圧縮機がエンジンで駆動され、この
エンジンをエンジン冷却水により冷却し、このエンジン
冷却水を前記蒸発器のいずれかの熱源とすることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれかに記載の冷凍装置。 - 【請求項6】 いずれかの前記蒸発器が工場廃熱を熱源
とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
載の冷凍装置。 - 【請求項7】 圧縮機と凝縮器と第一蒸発器とを有する
主冷媒回路を備え、この主冷媒回路に前記第一蒸発器を
バイパスして前記凝縮器、第二蒸発器、前記圧縮機の順
に冷媒を流す補助冷媒回路を備え、前記冷媒回路及び/
又は前記補助冷媒回路に冷媒を循環自在に構成すること
を特徴とする冷凍装置。 - 【請求項8】 前記圧縮機がエンジンで駆動され、この
エンジンをエンジン冷却水により冷却し、このエンジン
の冷却水を前記第二蒸発器の熱源とすることを特徴とす
る請求項7に記載の冷凍装置。 - 【請求項9】 前記第二蒸発器が工場廃熱を熱源とする
ことを特徴とする請求項7に記載の冷凍装置。
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JP2001087260A JP4262901B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 冷凍装置 |
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JP2002286308A true JP2002286308A (ja) | 2002-10-03 |
JP4262901B2 JP4262901B2 (ja) | 2009-05-13 |
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JP2001087260A Expired - Fee Related JP4262901B2 (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 冷凍装置 |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2020507733A (ja) * | 2017-02-13 | 2020-03-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | ヒートポンプ設備の運転方法、ヒートポンプ設備、発電所、およびヒートポンプ設備を有する発電所 |
-
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- 2001-03-26 JP JP2001087260A patent/JP4262901B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2020507733A (ja) * | 2017-02-13 | 2020-03-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | ヒートポンプ設備の運転方法、ヒートポンプ設備、発電所、およびヒートポンプ設備を有する発電所 |
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